PHC管樁壓樁阻力及施工對(duì)策分析

趙羽

[關(guān)鍵記]PHC管樁；壓樁阻力；施工對(duì)策

一、研究內(nèi)容

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在工程建設(shè)中的大量應(yīng)用，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以及高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的研究也進(jìn)一步加深。本文所要分析的內(nèi)容是在PHC管樁施工過程中樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)值樁身無法繼續(xù)進(jìn)^、土層現(xiàn)象。分析PHC管樁施工過程中樁體在進(jìn)入土層時(shí)所承受的阻力，找出解決壓樁阻力的技術(shù)措施。

二、壓樁阻力分析

設(shè)計(jì)人員對(duì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土PHC管樁的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行單樁極限承載力設(shè)計(jì)時(shí)，基本是按照現(xiàn)行的建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的。在理論狀態(tài)下計(jì)算PHC管樁豎向承載力的經(jīng)驗(yàn)公式將單樁的極限承載力大體分為兩部分，即樁外側(cè)摩阻力以及樁端阻力。

然而，設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的承載力公式并沒有考慮土塞效應(yīng)對(duì)樁端阻力的影響，以及擠土效應(yīng)對(duì)樁外側(cè)摩擦力阻力的影響。預(yù)應(yīng)力混凝土PHC管樁在靜壓法施工沉樁過程中，抽端的土體一部分?jǐn)D向樁周產(chǎn)生擠土效應(yīng)，而另一部分涌入管樁內(nèi)形成土塞產(chǎn)生土塞效應(yīng)，在沉樁過程中土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的，兩者相互影響相互制約。隨著靜壓法施工PHC管樁的不斷進(jìn)行，群樁效應(yīng)也制約著樁基施工。

三、PHC管樁施工措施

1.工程概況

本課題依據(jù)某郵政處理中心綜合項(xiàng)目，研究預(yù)應(yīng)力混凝土PHC管樁壓樁阻力對(duì)施工造成的影響以及施工對(duì)策。樁基礎(chǔ)形式為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC），直徑為500mm、AB型、壁厚為125mm、設(shè)計(jì)樁長為9m，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk=4000KN。

2.PHC管樁施工措施

本工程采用靜壓法施工PHC管樁，施工機(jī)械采用液壓靜力壓樁機(jī)YZY800型及ZYJ600B各一臺(tái)，PHC管樁運(yùn)輸采用托板掛車20t兩臺(tái)。具體施工方案：

（1）樁位放樣。根據(jù)布樁圖進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，用全站儀、鋼尺定出每排樁位軸線和路基邊樁然后放樣逐樁中心，用消石灰作出樁位的圓形標(biāo)記。為防止擠土效應(yīng)及移動(dòng)樁機(jī)時(shí)的碾壓破壞。針對(duì)單樁、獨(dú)立承臺(tái)以及群樁制定不同的放線方案。當(dāng)樁數(shù)比較少時(shí)，采用坐標(biāo)隨時(shí)復(fù)測：針對(duì)大面積群樁。在場地平整度較高的情況下，采用網(wǎng)格進(jìn)行控制，并在端頭樁位延長線上埋設(shè)控制樁，以便復(fù)核。

（2）管樁吊運(yùn)及壓樁。管樁吊起后，緩緩將樁一端送人樁帽中，待管樁放入樁機(jī)夾樁箱內(nèi)扶正就位后，將樁插入土中30cm-50cm的深度后，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀（在接近90度的夾角方向）雙向控制樁的垂直度，條件不具備也可采用兩個(gè)線錘進(jìn)行垂直度控制。通過樁機(jī)導(dǎo)架的旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，確保管樁位置和垂直度符合要求后壓樁。

如超差必須及時(shí)調(diào)整，須保證樁身不裂，必要時(shí)拔出重插，不得采用強(qiáng)拔的方法快速糾偏而將樁身拉裂拉斷。

第一節(jié)樁入土30～50cm后檢查和校整垂直度，垂直度控制在0.5%以內(nèi)。開動(dòng)壓樁裝置，嚴(yán)格記錄壓樁時(shí)間和各壓力表讀數(shù)，保持連續(xù)壓樁并控制壓樁速度在1min/m-2min/m。

（3）PHC管樁接樁及焊接。靜壓樁至原地面0.5-1.0m時(shí)，停止靜壓進(jìn)行接樁，接樁前下節(jié)樁的樁頭加上定位板，然后將上節(jié)吊放在下節(jié)樁端板上，依靠定位板將上下樁接直，其錯(cuò)位偏差控制在2mm以內(nèi)，開始焊接。

（4）PHC管樁終止壓樁。按照設(shè)計(jì)壓樁力1.3-1.5倍送樁，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后持荷（正常壓力）10min且每分鐘沉降量不超過2mm后方可結(jié)束送樁。

（5）PHC管樁送樁或截樁。當(dāng)管樁露出地面或未能送到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，則需要截樁。截樁要求必須用專門的截樁器，嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊、沖撞。

四、常見問題原因

1.擠土效應(yīng)和振動(dòng)影響

原因分析：靜壓法施工預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土型樁，往往由于沉樁時(shí)使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生擠土效應(yīng)：施工方法與施工順序不當(dāng)。每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太陜、布樁過多過密，加劇了擠土效應(yīng)。

（1）控制布樁密度，對(duì)樁距較密部分的管樁可采用預(yù)鉆孔沉樁方法，孔徑約比樁徑小50-100MM，深度宜為樁長的1/3-1/2，施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打。

（2）控制沉樁速率，一般控制在1m/min左右；并制定有效的沉樁流水路線，并根據(jù)樁的入土深度，宜先長后短、宜先高后低。若樁較密集，且距建筑物較遠(yuǎn)，場地開闊時(shí)。宜從中間向四周進(jìn)行：

（3）設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象；設(shè)置隔離板樁或地下連續(xù)墻：開挖地面排土溝。消除擠土效應(yīng)。

（4）控制施工過程中停歇時(shí)間，避免由于停歇時(shí)間過程。摩阻力增大影響樁機(jī)施工，造成沉樁困難。

2.沉樁時(shí)遇到淺層障礙無法繼續(xù)沉樁

原因分析：由于地質(zhì)勘察報(bào)告中未能特別強(qiáng)調(diào)淺層障礙物及局部的土層分布深度和性質(zhì)，導(dǎo)致沉樁時(shí)遇到淺部（3-4M）的老基礎(chǔ)、大孤石，較深部（20M左右）的硬塑老黏土和非常密實(shí)砂層、沙礫石層等情況無法施工。防治辦法：

（1）打樁前應(yīng)對(duì)場地原有建筑情況進(jìn)行詳細(xì)了解，并安排進(jìn)行探樁施工：對(duì)淺層障礙物可采用挖土機(jī)挖除，當(dāng)無法操作施工時(shí)，可采用鉆機(jī)將障礙物鉆穿，然后在孔內(nèi)插樁后沉樁，嚴(yán)禁移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法糾偏。

（2）當(dāng)樁已入土較深，樁無法拔出時(shí)，可采用小型鉆機(jī)將鉆具放入管樁中間的空洞中鉆孔，將障礙物鉆穿后繼續(xù)沉樁。

（3）選用的樁機(jī)能量大小應(yīng)與設(shè)計(jì)要求、樁徑、樁長及地質(zhì)條件相匹配。即樁機(jī)選型、配重應(yīng)符合施工要求。

（4）施工過程中要嚴(yán)格控制好樁身垂直度，重點(diǎn)應(yīng)放在第一節(jié)樁上，垂直度偏差不得超過樁長的0.5%，樁帽、樁身及送樁桿應(yīng)在同一直線上，沉樁時(shí)宜設(shè)置經(jīng)緯儀在兩個(gè)方向上進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.松孔工藝

PHC管樁采用靜壓工藝進(jìn)行施工，靜壓前復(fù)核鉆孔位置是否準(zhǔn)確，確定后方可進(jìn)行靜力壓樁，壓樁采用壓力值和有效樁長雙控，終壓值按設(shè)計(jì)超壓20%為4800kN。PHC管樁設(shè)計(jì)樁長9m，分三段施工每段3m，復(fù)壓2-3次，最大沉降量小于等于30ram，具體控制指標(biāo)由現(xiàn)場施工人員負(fù)責(zé)操作。壓樁時(shí)，壓力值不足必須繼續(xù)施壓，樁頂超深部分采取樁頭接樁，超出數(shù)值偏大時(shí)應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)人員反映調(diào)整樁長。如果靜壓達(dá)到壓力值而有效樁長滿足不了設(shè)計(jì)要求，樁頂標(biāo)高高出1000ram以上，采用松孔工藝。施工機(jī)械采用螺旋桿鉆孔機(jī)，即在該樁點(diǎn)中心處進(jìn)行鉆機(jī)鉆孔，深度為工作樁端底部以上1000mm～1200mm，孔徑300mm。鉆孔達(dá)到指定深度后，正轉(zhuǎn)1/2時(shí)反轉(zhuǎn)提鉆，不得將土全部帶出。

采用松孔工藝施工PHC管樁時(shí)。應(yīng)按標(biāo)注方案圖點(diǎn)先進(jìn)行靜壓施工，當(dāng)施工時(shí)遇到PHC管樁無法繼續(xù)進(jìn)入土層，時(shí)，標(biāo)注樁點(diǎn)進(jìn)行深引孔施工，引孔深度按該樁點(diǎn)樁底標(biāo)高上1.5～2m。鉆機(jī)應(yīng)在樁點(diǎn)外邊緣200 mm～500 mm處鉆孔，提鉆石不得帶出地下土，鉆孔后應(yīng)在2小時(shí)內(nèi)繼續(xù)施壓，樁頂標(biāo)高超高控制在200mm以內(nèi)。引孔工藝一般控制在群樁承臺(tái)范圍內(nèi)的PHC管樁，可根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)判斷具體樁點(diǎn)進(jìn)行引孔施工。

五、結(jié)論

1.分析壓樁阻力受力機(jī)理可知，土塞效應(yīng)只要影響壓樁阻力中樁端阻力因素，擠土效應(yīng)主要影響壓樁阻力中樁身側(cè)阻力因素，群樁效應(yīng)中樁端阻力與樁身側(cè)阻力都是壓樁阻力因素。但是以樁身側(cè)阻力為主。

2.經(jīng)過現(xiàn)場施工實(shí)際監(jiān)測PHC管樁沉樁全過程，得出壓樁阻力并不是隨著入土深度而逐步增加，而是伴隨著PHC管樁入土深度不同，所進(jìn)入土層的地質(zhì)條件而變化。在沉樁過程中，當(dāng)樁端底部穿入相對(duì)剛性土層時(shí)，壓樁阻力雖然在不斷增加，當(dāng)樁端穿透硬土層進(jìn)入軟土層后。壓樁阻力變化明顯。

在施工預(yù)應(yīng)力混凝土PHC管樁時(shí)，為了減小壓樁阻力對(duì)施工過程以及施工質(zhì)量造成影響，松孔與引孔施工措施是可以實(shí)施應(yīng)用的。